圆坯径向锻宏微观有限元数值模拟及工艺优化

发布时间：2020-06-19 03:55

【摘要】：近年来,径向锻造作为一种特种锻造技术已经广泛应用于航空航天、船舶、轨道交通等装备制造领域,尤其是在轴类零件的生产制造中,径向锻造的优势更加的明显。某公司在径向锻造Φ600mm的实心轴时,经过四个道次的锻造之后,端面出现了严重的缩口缺陷,切除端面缩口部分浪费了材料,降低了收得率,造成了巨大的经济损失。目前,对于径向锻端面缩口的研究比较单一,大多仅仅考虑工艺参数对端面缩口的影响,并未考虑工艺参数改变对锻件质量的影响。本文从改善端面缩口缺陷入手,通过有限元数值模拟分析对径向锻宏观成形和微观组织演变两方面进行系统地研究,制定新工艺,以期在改善端面缩口缺陷地同时提高锻件质量。首先,基于Deform建立合理的有限元模型,对原工艺进行了径向锻模拟,与工厂生产锻件的端面缩口对比,验证了模型适用性。其次,分析了原工艺下变形速度、等效应变、轴向拉应力以及温度场的变化和分布规律,确定了成形过程中两个主要研究对象:心部等效应变和心部轴向拉应力峰值。利用单一变量法改变初锻温度、压下量、初始送进量以及摩擦因子等径向锻中四个主要工艺参数,研究了其对成形过程以及缩口缺陷的影响。再次,分析了原工艺下动态再结晶百分比、动态再结晶晶粒尺寸以及平均晶粒尺寸的变化和分布规律,确定了以心部平均晶粒尺寸为微观组织演变规律的主要研究对象。利用单一变量法改变初锻温度、压下量、初始送进量以及摩擦因子等工艺参数,研究了其对微观组织演变的影响。最后,根据径向锻机最大锻造力的限制,选择合理的初锻温度、初始送进量以及压下量范围,并通过分析前面的模拟结果,得到了较优的改进工艺方案,针对改进后工艺方案进行完整模拟,与原工艺对比,改善了端面缩口缺陷同时提高了锻件质量。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG316
【图文】：

锻造工艺,轴类零件,火车,后轴

第 1 章绪论第 1 章绪论压机械通过相应的模具对金属施加作用力，使其发生特。不论是在机械制造、载人航天领域，还是在建筑工程术的应用都十分广泛[1]。对于当代冶金生产，铸、轧、造方法，其中铸造可以得到各种形状的零部件，但是组较低的生产制造中；相比铸造，轧制成形较为单一，但作用，锻造技术不仅能控制产品的成形，而且能有效的质量，所以，锻造被广泛应用到各种加工领域中。

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第 1 章绪论研发投入了大量资金，但由于核心技术掌握在国外的企业手中，我国的径向发发展较为缓慢，径向锻生产所需求的机器多数从国外引进，尤其是径向锻产品。近年来，一些规模较大的冶金企业前后引进了数十台径向锻机，但是，所以，国产锻造机的设计生产必然大势所趋。径向锻的原理如图 1-2 所示，与自由锻不同是径向锻机由四个锤头均匀分的四周，工作期间四个锤头同时对坯料进行径向往复锻打，坯料则随着锤头行轴向的旋转送进。坯料受到四个方向的力，发生塑形变形时，由于锤头的的变形主要是轴向上的拔长。。

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